2019年运用动量能量的观点解释碰撞现象教学设计教育

运用动量、能量的观点解释碰撞现象
陈伟孟中国人民大学附属中学一教学背景分析
（一）对教学的理解与把握
教学要求：了解不同种类的碰撞，会应用动量、能量的观点综合分析解决一维碰撞问题。

设计在学生仔细观察实验和视频的基础上，引导学生归纳碰撞特点、了解碰撞的分类，探究不同碰撞中的物理规律。

运用已经掌握的动量和机械能守恒定律，引导学生分析一维弹性碰撞后的运动状态。

通过实验探讨几种特殊情况的碰撞，加深学生对碰撞这一运动过程中动量守恒定律和机械能守恒定律的理解。

首先，要求学生能运用这两条定律解释一些日常现象，解决一些生活相关的实际问题；其次，加强学生的科学推理、模型构建等科学思维能力，激发学生对物理实验和物理规律的探究热情，拓宽不同层次的学生的知识面，培养知识的迁移能力，分析和解决物理问题的思路和方法。

（二）指导思想与理论依据
依据维果斯基的最临近发展区理论，在学生们已经基本了解碰撞中的不变量、动量和动量定理、动量守恒定律的水平上，设置更高要求的第二学习水平，能够对理论本质进行进一步的体会和应用，并根据学生的具体情况，实现在思想认识和实践应用能力方面的进一步的提升，在教学实践中落实物理学科核心素养。

（三）教学内容分析
碰撞现象是动量守恒定律、机械能守恒定律等内容的应用，可以在典型的、有意义的情境中学习这些基本内容。

通过回顾前一节的实验，分析碰撞的性质，进而提出碰撞的概念。

通过科学推理、实验探究和科学论证，解释和深化了碰撞现象。

（四）学生情况分析
学生通过前面学习已初步形成了碰撞的概念，同时已建立了动量的概念，具备了应用动量守恒定律和机械能守恒定律求解有关问题的基本能力。

本节课基于学生已有的知识储备，利用演示实验和探究的方法，引导学生通过思考、讨论、分析、归纳、总结得出结论，创造互动的课堂氛围，激发学生探究兴趣，进一步通过提问、讨论、演示实验验证的方式，培养学生知识迁移应用的能力。

二教学目标
知识与技能1从物理观念角度认识弹性碰撞、非弹性碰撞和完全非弹性碰撞，对理论知识进行实验探究，并能解决相关实际问题。

2 认识微观粒子的散射及碰撞知识在物理学发展过程中的作用。

体会理论对实践的指导作用，进一步了解动量、能量定律的普适性。

1 通过分析碰撞中是否动量守恒、机械能守恒，体会动量守恒定律、方法与过程机械能守恒定律的应用。

领悟理论研究和实验验证相结合研究物理问题的优越性和重要2
性。

熟悉运用动量和能量定律解决碰撞问题的一般方法。

情感态度与价值观1 感受不同碰撞的区别，培养学生的学习兴趣和乐于探索的精神。

2 体会科学发现中思想碰撞的重大意义。

3 认识物理现象的科学本质，同时强化科学态度与责任。

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三教学重点和难点
1 用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题。

2 弹性碰撞的特点和应用。

3 对生活中碰撞问题的理解。

四教学手段和主要教学方法
采取“创设情境——提出问题——科学推理——实验探究——师生探讨——得出结论——应用举例——知识迁移和能力提高”的探究式教学模式。

五教学过程与教学资源
教学环学生与教师的活设计意
、演示验激发学兴趣的方式，新课带着好奇心，引入新课。

过图1 篮球与网球的实验渡到对动量、能量的研究。

教师演示篮球与网球的碰撞实验，引起学生的好奇心，激发学生对碰撞现象的探究。

教师：本节课我们就来研究在这极短的时间到底发生了什么现象。

引出教学内容“碰撞”。

紧接着，教师结合碰撞集锦的视频，提出问题，引导学生分析碰撞的特点。

分析碰撞过程中能量和动量，为什么动量守恒，存在外力如摩擦力情况下动量是否守恒等问题。

2、观看碰通过视频观看，撞视频，让学生感知碰撞撞引出碰的特点。

特点图2 观察各类碰撞相关的视频碰撞具有不同的分类标准，教师点拨，若按照碰撞前后能量的变化分类，可分为两类：弹性碰撞和非弹性碰撞（特、碰撞分3例：完全非弹性碰撞）。

类标准
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两小球碰撞图3
针对三种碰撞情况，引导学生讨论各种碰撞典型情况：应用动量守若为完全非弹性碰撞，经常最后共速，求解简单；针对完全恒和机械能弹性碰撞，进行重点分析求解。

守恒定律，求学生列出动量守恒和能量守根据完全弹性碰撞的特征，解一维完全恒方程：弹性碰撞后''v?v?mvmv?mm22112112的运动状态，1111222'2'v??mvmvmv?m并从物理角211122122222度理解碰撞由上述两式，可以得到：
前后的速度??运用动、4v??vvv?关系。

1212量能量和进一步求解，得出碰撞后
的末速度为：预测关系，v2m?)mv?m(m?)v2m(?mv''1222121112??vv碰和分析21mmm??m 2211运撞后的动状态（二）探讨几种特殊情况通过几种特(1) m时，根据上述求解，得出m=21殊情况下运'?vv??动状态的探21即速度互换。

?'vv?讨，培养学生??12分析、解决问结合牛顿摆增以气垫导轨上两弹性滑块演示验证猜想，题的能力，通加“速度交换”的印象。

过演示实验时，得到末速度解为：=0(2) v2验证，加深学m?m?'21v?v生对知识点?11mm??21对结果进行讨论。

的掌握。

?vm2?'11?v2?mm??21首先引导学生讨论末速度方向，教师根据学生回答总1而号球末速度方向与质量有关：号球末速度恒为正，2结：
以气垫导轨上质量不同的滑块撞击实验根据讨论结果，验证讨论结果，巩固认识。

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图4 滑块气垫导轨
进一步讨论两种临界情形：m<<m和m>>m。

学生根2211据上述求解，应能得出：
通过细线悬挂在铁架台上的乒乓球与台球碰撞的演示实验，验证分析所得结果。

请学生运用本节知识解释原因，对课堂刚开始时的实验进行了解释，前后呼应。

巩固知识和5、知识迁技能，通过典图5 网球与篮球碰撞移，应用型例题探究此时，可根据学情和学生的反馈，教师可引导学生分析掌握碰撞的拓展碰撞前后相对速度差的关系，进行定量物理解释，以篮球为发散概念。

????)vv???vvv?v??(参考系，得出结论：222111
解释牛顿摆现象图6
页7共页4第
完全弹性碰撞图解图7
）（2
8 非完全弹性碰撞图解图3）
（
完全非弹性碰撞图解图9
（二）给学生一定时间思考生活中的碰撞问题，自主探索，并做出解释。

图10 碰撞的延伸与比较
观察学生的反应，根据掌握情况，可在课堂中加入碰撞概念的延伸，如运动木块和小车的情形：
例：如图所示，质量为M、右端带有1/4圆弧的光滑轨道小车静置于光滑水平面上，一质量为m的光滑小物块以速度v水平冲上小车，关于小物块此后的运动
情况，以下0说法正确的是（）页7共页5第
11 运动木块与小车图
课后阅读：启发学生认识碰撞不仅包括宏观物体间的相互作用，也包括微观粒子间的相互作用。

本部分内容主要通促使学生在课过作业的形式，让学生课后调研、阅读和了解。

结合课本知后能了解认识、中子的发现和减速剂识，阅读和搜索有关“卢瑟福散射”和掌握物理规等材料。

律对人类认识活动和生产活
6、散射动产生的巨大推动作用。

同时为后续学习原子相关知识做了铺垫。

α粒子散射等阅读材料图12
促进学生学重申本节课的重点和难点，促进学习目标的达成。

7、总结习目标的达成。

知识运用和α粒子散射、中子的发现和减速剂：课外阅读和思考。

、作业8 深度理解。

六学习效果评价
（1）课堂评估：通过课堂互动提问、学生讨论与质疑、课堂实际参与和关注程度等多方面了解情况，诊断问题，优化学习习惯，提高学习效果。

（2）作业练习评估：课后常规作业和开放拓展性作业，注重学生知识技能的生成、常规知识的巩固落实和对微观体系碰撞现象的迁移理解。

七教学设计特色说明与教学反思
第一部分为物理探究。

从演示实验入手，激发学生的好奇心与兴趣，引出教学内容；通过观看碰撞短片，引导学生从不同的碰撞主体中总结碰撞的共性，得出碰撞特点，并从能量角度对碰撞进行分类和解释，探索讨论其中的物理规律。

进而让学生预测碰后速度，通过数学求解和实验验证。

第二部分为碰撞的物理建模，加深学生对知识的形象本质理解。

课后作业为知识的迁移运用，主要通过阅读和搜索的形式，让学生了解微观世页7共页6第
界中的碰撞：散射、中子的发现和减速剂等，培养学生科学的研究思路，认识碰撞知识在物理学发展中的重要作用。

本课设计注重物理学科素养为指导，以学生的素质发展为根本，注重核心概念的落实，创设了多层次和弹性的物理探究情境，根据学情，课堂内容设计贯穿实验现象——分析——验证——应用——总结——拓展的主线，将教师提问引导和学
生交流讨论相结合，将教师的主导性与学生的主体性相结合，激发学生的学习兴趣，调动学生学习的思维自主性和创造性，引导学生按照多种科学研究方法来认知、了解和掌握本节课的内容。

同时注重课堂教学反馈，反馈情况是各教学环节是否有效的判据，判断学生的理解和接受程度，针对反馈情况，需要教师做出即时的评价和教学调整。

根据学生的基础和水平，对知识的理解接受程度，在落实课程标准的前提下，弹性调整课堂的知识点容量和难度。

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